為何控制器芯片如此重要？ 存儲控制器國產芯之路的走向

國內存儲器三大劍客長江存儲、合肥長鑫、福建晉華最近動作頻仍，紛紛投資擴建，助力存儲器芯片的研發(fā)與量產。而數千億元的投入只為補齊存儲器領域的“短板”，在國家信息安全層面搭建新的“盾牌”。中興事件的持續(xù)發(fā)酵、美國加強對華為的審查等臺面上的明戰(zhàn)，更讓國內IC業(yè)明了生態(tài)的重要。存儲產業(yè)在全球IC業(yè)的比重超過三分之一，中國本土投入重金打造存儲生產線，為與之配套的存儲控制器廠商開辟了巨大的機會。

關于存儲控制芯片的重要性，中國第一顆晶體管的設計參與者、中國半導體領域開拓性的專家鄧先燦教授的描述比較通俗形象：“硬盤就好比是數據存儲的倉庫，存儲器是房間，控制器是大門、是看門人；大門和看門人必須是中國人，信息才能夠安全?！?為掌握芯片領域制高點，不只要在設計工具（EDA）、知識產權核（IP）、生產制程、材料、軟件等全面布局，在處理器（CPU）、可編程器件（FPGA）等通用關鍵芯片突破，更要尋求在視頻音頻、信號處理、存儲控制器、通信協(xié)議等方面的專用IC的開拓。與國家大力打造存儲器產業(yè)相呼應的是，作為產業(yè)鏈必不可少的環(huán)節(jié)，存儲控制器領域的爭奪亦不容忽視。

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現實的突破

為何控制器芯片如此重要？眾所周知，在信息存儲應用領域，大量涵蓋存儲卡、U盤/移動硬盤、固態(tài)硬盤乃至大數據存儲設備和服務器高速總線的核心控制器芯片，都需要存儲控制器來完成相關的存儲功能。以固態(tài)硬盤為例，固態(tài)硬盤如今是電腦的標配，固態(tài)硬盤的核心是控制器和存儲器兩部分，存儲器是信息存儲的標準單元，追求高密度存放數據，而存儲控制器，則是管理存儲器并通過計算機總線和主芯片實現數據讀/寫的復雜功能芯片，實際上它是一顆包含了計算機接口核心技術和存儲芯片管理技術的片上系統(tǒng)芯片（SoC）。

在存儲應用市場，不只是存儲器“旁落于人”，存儲控制器領域也大都為國際巨頭所掌握，除了各閃存原廠如Samsung、intel、Toshiba、Sandisk等具有自己的存儲控制器外，第三方存儲控制器廠商SMI、Marvell等也占據較大市場份額。而中國要實現信息安全，這些芯片必然要國產化。國內一些廠商也在縱身投入，率先沖出“重圍”的杭州華瀾微電子股份有限公司（SageMicro）集十數年之功，設計并產業(yè)化了具有自主知識產權的系列芯片，包括十幾個型號的SD/eMMC/CF存儲卡控制器、固態(tài)硬盤、計算機接口橋接/硬盤陣列控制器芯片，在國內外市場不斷獲得佳績。

華瀾微副總裁兼首席營運長周斌告訴記者說，控制器芯片涉及CPU、接口、IP、算法等多重因素，一方面華瀾微多年來積累起了計算機接口和固態(tài)存儲方面豐富的知識產權核（IP）和算法，如閃存管理的算法、糾錯算法、加密解密算法，從SD/MMC到USB 、從IDE到SATA、PCIe和NVMe的物理層到協(xié)議層等的IP積累。這些IP在國際市場上的單次授權費用都會超過幾十萬美元，而華瀾微團隊十幾年潛心開發(fā)了這些自主IP 。另一方面，華瀾微還通過核心的加密算法技術實現了數據信息安全的芯片級防護?！斑@些IP不只是華瀾微獨有，如果國內外有客戶需求，還可以授權的方式提供給客戶。”周斌強調。

在存儲控制器芯片攻城略地之外，華瀾微在存儲橋接芯片領域也獲得了國際和國內市場認可。通過收購20多年歷史Initio（晶量電子）完善市場配置，由于三大硬盤廠商都是Initio芯片的客戶，華瀾微在存儲橋接芯片領域出貨不斷攀高，成為繼***祥碩和智微之后的國際主流橋接芯片廠商。

同時，除提供自主可控存儲控制芯片、橋接芯片外，華瀾微還雙管齊下，整合供應鏈，開發(fā)可控安全的國產全固態(tài)硬盤及大容量固態(tài)存儲板卡等標準和定制化系統(tǒng)產品，比如前兩年開發(fā)的2.5英寸的10TB全球最高密度硬盤以及具有特色應用的固態(tài)硬盤，滿足了相關行業(yè)用戶的深度應用需求。據悉，華瀾微按實際需求設計的各種加密存儲和加密自毀方案，成為全球各國安全存儲方面的主流選擇。為配合國產化應用需求，華瀾微還配合客戶在龍芯、申威、飛騰等平臺和中標麒麟、銀河麒麟等操作系統(tǒng)下做應用開發(fā)，并配合客戶應用推出了一系列加密硬盤、分區(qū)硬盤、自毀硬盤。也因此，華瀾微完成了轉型為國內頂尖的存儲控制器芯片、模組及系統(tǒng)提供商的蛻變。

而華瀾微并不因此而自得。周斌說：“華瀾微是這一細分行業(yè)的精致的耕耘者，專注于存儲控制器芯片和計算機/服務器接口芯片市場，實現國產化肯定是有益于中國信息安全的使命。但對于華瀾微來說，重要的仍是在國際大競爭環(huán)境下盈利生存，以理智、友好、平等看待任何競爭，以堅韌不拔、踏踏實實的努力來獲得客戶信任為根本，華瀾微倡導的文化就是‘激情創(chuàng)新、用心造芯’?！?/p>

持續(xù)的考驗

畢竟開發(fā)芯片一直以來的命題就是要不斷迭代，而存儲器控制器也概莫能外，并且面臨與市場需求“共振”的挑戰(zhàn)。

周斌介紹說，一方面，從磁介質存儲到固態(tài)硬盤，從RAM、ROM到3D NNAND等，存儲介質變化越來越快。同時一部分閃存廠自己做控制器，為第三方存儲控制器廠商帶來新的壓力。另一方面，隨著物聯(lián)網、AI和大數據等技術的發(fā)展，客戶定制化需求越來越高，存儲接口越發(fā)多元化，從傳統(tǒng)SATA、SAS再到PCIe接口芯片。此外，更高速率、更低功耗、更安全等要求對控制器的CPU、算法等要求日益走高。這就要求控制器廠商要不斷提前規(guī)劃和布局，備好“彈藥”來上場。

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從市場來看，產業(yè)發(fā)展需要不斷“因利制權”。周斌分析說，當下全球固態(tài)硬盤控制器2億顆，傳統(tǒng)磁盤存儲控制器6億顆左右，總需求量在8億顆左右，未來固態(tài)硬盤控制器的需求不斷走高。從控制器接口來看，既有傳統(tǒng)主流的IDE、SATA、SAS控制器接口芯片，也有迅速成長中的PCIe接口芯片，目前固態(tài)硬盤應用市場中PCIe占三成，SATA接口占六成，而SAS接口大約占一成。未來由于大數據和服務器應用的需求不斷增長，PCIe接口占比將攀升，以滿足越來越多的數據加速、高速緩存等功能實現。

著眼于未來應用變化和市場走向，華瀾微除在存儲控制器領域潛心耕耘國內外市場之外，也將面向服務器存儲控制器芯片和大數據硬盤陣列控制器開始“增量”計劃。周斌認為，這不僅是適應國內大數據和服務器產業(yè)的技術變革需求，同時也是滿足存儲器、服務器國產化需求之舉。在高性能的硬盤控制器、硬盤陣列控制器領域，華瀾微將持續(xù)開拓。?

未來的機會

在中國集成電路芯片進口額達2000多億美元、超過石油的今天，華瀾微成為極少數以中國芯片出口全球的IC設計公司，全球知名硬盤公司希捷、東芝都是華瀾微的客戶，這既是一份殊榮，亦是一種鞭策。

最近的中興事件、華為被美國調查等事件引發(fā)國內IC業(yè)的集體反思。可以說國內IC業(yè)一直是在冒著炮火匍匐前進，如今炮火已越來越兇猛，國內IC業(yè)的生態(tài)羸弱，需要多年的投入以及不隨大流、創(chuàng)新、冒險、容錯的社會文化氛圍和教育體制跟進。 ?

對此，周斌指出，IC業(yè)向中國轉移的大趨勢不會改變，國內有最大的應用市場，照搬是不行的，一定要下沉到應用場景，不斷積累，不斷突破，一版版地潛下心來做。 同時，要注意的是，芯片處于產業(yè)鏈的上游，從芯片到軟硬件集成，從參考設計再到客戶應用，鏈條很長，從開發(fā)到量產進入市場的周期也很長，要提前做好規(guī)劃，瞄準應用深潛。同時，也希望國家在政策、標準、資金等各方面做好頂層設計，不斷優(yōu)化環(huán)境。

如今國內的產業(yè)環(huán)境也在不斷遷移，智能手機正在加速洗牌，5G、物聯(lián)網、人工智能、區(qū)塊鏈等新業(yè)態(tài)，將成就新的勢力和新的業(yè)態(tài)。業(yè)內人士曾指出，中興通訊再次被精準打擊之后，行業(yè)企業(yè)只有把性能真正做到適應產業(yè)應用，能夠走出實驗室實現量產，可以大規(guī)模替代進口芯片，才能幫助國內系統(tǒng)廠商解開套在脖子上的枷鎖。這是需要成千上萬個芯片設計企業(yè)才能夠完成的產業(yè)鏈，也只有成千上萬個設計公司才能夠支持起投資巨大的半導體生產線，反過來，半導體生產線也才能夠有足夠的“米下鍋”，形成良性循環(huán)。

事實上，在存儲控制器領域，華瀾微一開始就立足國內但并非局限于國內，而是直接進入了國際競爭，雖然歷經艱難險阻，但長期來看，這是我國芯片發(fā)展必然要面對的局面，早適應、早參與，才能夠獲得更持久的忍耐力和更強大的競爭力。